俄羅斯
本報駐俄羅斯記者?董映璧
研究發(fā)現(xiàn)新分子磁體家族?數(shù)據(jù)保護法令攻擊難奏效
單分子磁體（SMM）是單個分子或原子能夠保持自旋力矩—磁化方向的材料。它們的狀態(tài)可通過外部磁場來切換。俄羅斯南聯(lián)邦大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，鈷、鐵和鎳的非典型復(fù)雜化合物可能表現(xiàn)出單離子磁體的特性。這一研究成果有助于利用此類物質(zhì)制造高效電子元件，存儲超高密度信息，其容量是現(xiàn)代設(shè)備的一千倍。這將使開發(fā)設(shè)計具有所需特性的分子，找到增強所需技術(shù)特性的方法成為可能，并開發(fā)基于電子自旋特性的新技術(shù)，如量子計算設(shè)備。
俄羅斯南聯(lián)邦大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鈷、鐵和鎳的非典型復(fù)雜化合物可能表現(xiàn)出單離子磁體的特性。
圖片來源：俄羅斯衛(wèi)星通訊社
俄頓河國立技術(shù)大學(xué)利用量子隱形傳態(tài)的特性來保護通信信道。研究人員開發(fā)了一個嵌入密碼系統(tǒng)的模塊，它可起到加密設(shè)備的作用，以進一步提高消息的密碼強度。將模塊連接到現(xiàn)有的量子協(xié)議不會破壞這種平衡，相反，它有助于在同樣的臨時成本下提高信息安全水平。使用該方法所開發(fā)的加密算法將使數(shù)據(jù)攔截的復(fù)雜程度極大化，使“黑客”的努力變得毫無意義。
美國
本報記者?張佳欣
物質(zhì)研究窮幽極微?超導(dǎo)量子立足前沿
美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究人員首次揭示了宇宙中的核裂變現(xiàn)象，他們發(fā)現(xiàn)了裂變的潛在特征，這表明自然界可能會產(chǎn)生超出元素周期表中最重元素的超重原子核。斯坦福國家加速器實驗室的Linac相干光源Ⅱ（LCLS-Ⅱ）X射線激光器歷時十多年終于完成了升級，成為目前世界上最亮的X射線設(shè)施，并發(fā)出了第一束亮度破紀(jì)錄的X射線，使研究人員能以無與倫比的細(xì)節(jié)記錄光合作用等生化反應(yīng)中原子和分子的行為。此外，科學(xué)家團隊還首次拍攝到了單原子X射線信號，這一突破性成就有望徹底改變檢測材料的方式。
美國科學(xué)家通過裂變模型發(fā)現(xiàn)了恒星中核過程的清晰痕跡。
圖片來源：洛斯阿拉莫斯國家實驗室
麻省理工學(xué)院—哈佛大學(xué)超冷原子中心首次在超冷氣體中觀察到玻色子增強的光散射，或為玻色子系統(tǒng)的研究開辟新的可能性。芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院一個研究團隊使用一種名為聲學(xué)分束器的設(shè)備來“分裂”聲子，邁出了創(chuàng)造新型量子計算機的關(guān)鍵第一步。一項精確度達到創(chuàng)紀(jì)錄水平的新測量證實，電子中電荷的分布基本上是完美的圓球形，該結(jié)果意味著，要解開宇宙中物質(zhì)為何多于反物質(zhì)這一謎團需另辟蹊徑。而麻省理工學(xué)院物理學(xué)家成功地在純晶體中捕獲到電子，這是科學(xué)家首次在三維材料中實現(xiàn)電子平帶。
谷歌“量子人工智能”團隊宣布，首次使用超導(dǎo)量子處理器觀察到非阿貝爾任意子的特殊行為。馬里蘭大學(xué)亞倫·斯米諾團隊證明一種超導(dǎo)量子比特，即磁通量量子比特保持量子特性的時間持續(xù)了約1.48毫秒，這是迄今最“長壽”量子比特，有望使未來的量子計算機更實用。麻省理工學(xué)院首次展示了對量子隨機性的控制，這不僅讓科學(xué)家能重新審視量子光學(xué)中幾十年前的概念，還開啟了通向概率計算和超精密場感測領(lǐng)域的大門。芝加哥大學(xué)科學(xué)家首次在實驗室觀測到“量子超化學(xué)”現(xiàn)象，即同一量子態(tài)的粒子集體發(fā)生加速反應(yīng)的現(xiàn)象。阿貢國家實驗室團隊將新型量子比特——電荷量子比特的相干時間延長到0.1毫秒，為此前紀(jì)錄的一千倍，有望研制低成本大運量的量子計算機。
英國
本報記者?劉霞
新理論統(tǒng)一物理學(xué)基本矛盾?量子領(lǐng)域涌現(xiàn)更多應(yīng)用技術(shù)
帝國理工學(xué)院物理學(xué)家借助一種能在飛秒內(nèi)改變特性的“超材料”，在時間而非空間維度重現(xiàn)了著名的雙縫實驗，揭示了更多光的基本性質(zhì)，也為創(chuàng)造出能在空間和時間尺度上精細(xì)控制光的終極材料奠定了基礎(chǔ)。倫敦大學(xué)學(xué)院科學(xué)家利用極冷鋼珠，首次制造出一種名為“中密度無定形冰”的全新形式的冰，有助更好地理解水在低溫下的行為。英國和新加坡科學(xué)家攜手推出一種非侵入性光學(xué)測量方法，檢測納米物體位置時達到原子級分辨率，比傳統(tǒng)顯微鏡高出數(shù)千倍。牛津大學(xué)的4位化學(xué)家首次實現(xiàn)了讓兩個鈹原子在室溫下安全地鍵合在一起。
在量子領(lǐng)域，英國蘇格蘭圣安德魯斯大學(xué)和意大利科學(xué)家合作提出了一種“量子算盤”，其具有以可控方式與整數(shù)序列相關(guān)的能級的量子系統(tǒng)，能回答某個非常大的整數(shù)是否是質(zhì)數(shù)這樣的問題。劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)國際研究團隊找到了一種控制有機半導(dǎo)體中光和量子“自旋”相互作用的方法，即使在室溫下也能發(fā)揮作用，為潛在的量子應(yīng)用開辟了新前景。布里斯托爾大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)出了一種機械臂，能讓科學(xué)家以前所未有的速度、細(xì)節(jié)和復(fù)雜性進行量子實驗。該校研究人員還發(fā)現(xiàn)紫銅可在絕緣體和超導(dǎo)體之間完美切換，能用作量子設(shè)備的理想“開關(guān)”。倫敦大學(xué)學(xué)院科學(xué)家提出名為“經(jīng)典引力的后量子理論”的新理論，在保留了愛因斯坦的經(jīng)典時空概念同時，統(tǒng)一了引力學(xué)和量子力學(xué)。
量子技術(shù)激發(fā)更多應(yīng)用技術(shù)出現(xiàn)。英國科學(xué)家首次展示了一種新型激光雷達系統(tǒng)，其使用量子探測技術(shù)在水下獲取3D圖像，可用于檢查水下風(fēng)電場電纜和渦輪機等設(shè)備的水下結(jié)構(gòu)，也可用于監(jiān)測或勘測水下考古遺址，以及用于安全和防御等領(lǐng)域。帝國理工學(xué)院科學(xué)家在量子技術(shù)的啟發(fā)下，開發(fā)出一種新型全息攝影技術(shù)，用激光來構(gòu)建3D圖像，有望徹底改變3D場景重建，在自動駕駛、增強現(xiàn)實和量子計算等前沿技術(shù)領(lǐng)域大顯身手。伯明翰大學(xué)和劍橋大學(xué)科學(xué)家開發(fā)了一種使用量子系統(tǒng)在室溫下探測中紅外光的新方法，能幫助科學(xué)家在單分子水平上進行光譜分析，標(biāo)志著科學(xué)家在深入了解化學(xué)和生物分子方面有了重大進步。
法國
本報駐法國記者?李宏策
大型對撞機重啟“撞出”多項成果?微波量子雷達實現(xiàn)“量子優(yōu)越”
2023年，在粒子物理學(xué)領(lǐng)域，得益于大型強子對撞機（LHC）的全面重啟，位于法國瑞士邊境的歐洲核子研究中心（CERN）在去年取得了一系列重要科研成果。3月，CERN所屬的“前向搜索實驗”（FASER）首次探測到LHC產(chǎn)生的中微子，有望加深科學(xué)家對中微子的理解，揭示行進較長距離與地球發(fā)生碰撞的宇宙中微子。5月，CERN的超環(huán)面儀器實驗（ATLAS）和緊湊繆子線圈實驗（CMS）實驗團隊找到了希格斯玻色子衰變?yōu)閆玻色子和光子的首個證據(jù)，這種衰變有望提供間接證據(jù)，證明存在超出粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測的新粒子。7月，科學(xué)家利用LHC發(fā)現(xiàn)了一種被稱為“奇異的五夸克”的新粒子，有助于研究更復(fù)雜的衰變，揭示夸克在粒子內(nèi)部的結(jié)合情況。同月，ATLAS合作組報告了迄今最精確希格斯玻色子質(zhì)量：125.11吉電子伏特，新結(jié)果達到了前所未有的0.09%的精度；ATLAS合作組還使用弱力的電中性載體——Z玻色子，以創(chuàng)紀(jì)錄的精度（不確定度低于1%）確定了強力的強度。9月，CERN報告了對反氫原子自由下落的首個直接觀測結(jié)果，有助于解決宇宙形成初期反物質(zhì)比重之謎。
位于法國瑞士邊境的CERN的FASER粒子探測器。
圖片來源：加州大學(xué)歐文分校
在量子領(lǐng)域，法國和美國科學(xué)家開發(fā)了一種可揭示量子計算機出錯位置的新方法，將識別量子計算錯誤的能力提升了10倍。這一研究將促進大規(guī)模量子計算機的研制，其原理未來還可能適用于量子密碼、量子化學(xué)等領(lǐng)域。法國國家科學(xué)院里昂高等師范學(xué)院的科學(xué)家開發(fā)出了首個基于微波的量子雷達，利用兩種微波輻射之間的關(guān)聯(lián)來工作，這種關(guān)聯(lián)超出了經(jīng)典物理理論的范圍，使其性能比現(xiàn)有傳統(tǒng)雷達高20%，實現(xiàn)了所謂的“量子優(yōu)越性”。
韓國
本報駐韓國記者?薛嚴(yán)
室溫超導(dǎo)風(fēng)波引發(fā)全球圍觀?實現(xiàn)量子自旋波4D觀察
韓國量子能源研究所團隊去年7月在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上發(fā)布論文稱，他們研發(fā)的一種被命名為“LK-99”的材料具備超導(dǎo)性，超導(dǎo)臨界溫度在127℃左右，而且在常壓下就具備超導(dǎo)性。該研究成果發(fā)表后，在科學(xué)界引起廣泛關(guān)注，同時也受到不同角度的質(zhì)疑。韓國超導(dǎo)和低溫學(xué)會“LK-99”驗證委員會8月3日表示，由于與“LK-99”相關(guān)的影像和論文中沒有呈現(xiàn)邁斯納效應(yīng)，不足以證明“LK-99”是室溫超導(dǎo)體。這場風(fēng)波直接導(dǎo)致國際科學(xué)界對此后韓國研究團隊在量子研究領(lǐng)域發(fā)布的成果“持保留態(tài)度”。
東國大學(xué)、漢陽大學(xué)等聯(lián)合研究團隊在對量子計算機關(guān)鍵器件進行研究時，發(fā)現(xiàn)了一種全新的來自硅金屬的獨特信號。實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)量子“自旋云”（一種在極低溫度下出現(xiàn)的特征）凝聚時會出現(xiàn)新現(xiàn)象，該信號正來自這個現(xiàn)象，屬于一種具有玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)特性的新材料。該發(fā)現(xiàn)不僅為提高量子器件性能提供了新材料，也為控制新量子凝聚態(tài)研究邁進了一步，甚至有助于創(chuàng)造室溫超導(dǎo)體。
浦項科技大學(xué)浦項加速器實驗室科研團隊利用第四代線性同步加速器（X射線自由電子激光器）成功實現(xiàn)了對量子自旋波的4D觀察。該研究通過光技術(shù)產(chǎn)生的量子自旋波揭示了控制鐵電極化的可能性。
德國
本報駐德國記者?李山
原創(chuàng)性研究穩(wěn)扎穩(wěn)打?突破性進展不斷涌現(xiàn)
2023年，德國在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得多項國際領(lǐng)先的研究進展。例如首次在拓?fù)浣^緣體中制造出激子，為新一代光控電腦芯片和量子技術(shù)奠定了基礎(chǔ)；首次在兩塊納米芯片上同時控制兩個量子光源，并讓其實現(xiàn)量子力學(xué)糾纏，這是計算機、加密和互聯(lián)網(wǎng)加速“量子化”的關(guān)鍵一步；首次成功測量了一類新型量子材料內(nèi)的電子自旋，有望徹底改變未來量子材料的研究方式，為量子技術(shù)的發(fā)展開辟新途徑；首次將能發(fā)射糾纏光子的量子光源完全集成在一塊芯片上，將量子光源的尺寸縮小到目前設(shè)備的1/1000以下，有望成為可編程光量子處理器的基本組件。
拓?fù)浣^緣體鉍烯上的3個激子（由一個電子和一個電子空穴組成的對）。由于蜂窩狀原子結(jié)構(gòu)，電子只能沿著邊緣流動。
圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
突破性進展方面，德國創(chuàng)造出迄今最短的電子短脈沖，持續(xù)時間僅為53阿秒，速度之快足以讓顯微鏡捕捉到電子在原子間跳躍的圖像。該突破有望催生更精確的電子顯微鏡，還可加快計算機芯片中數(shù)據(jù)的傳輸速度。
在歐洲XFEL X射線激光器上，德國科學(xué)家以鈧元素為基礎(chǔ)，制造出了一種更為精確的脈沖發(fā)生器，其精確度達到了每3000億年一秒，比目前以銫為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)原子鐘精確了約1000倍?？茖W(xué)家制造出一個長度僅為0.2毫米的粒子加速器，是第一個能產(chǎn)生快速且聚焦良好的電子束的微型加速器，可將電子加速到每秒10萬公里，有望應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。德國核聚變裝置仿星器Wendelstein 7-X重啟后，核聚變實現(xiàn)了1.3吉焦耳的實驗?zāi)繕?biāo)，放電時間達到了新的最佳值，熱等離子體可以維持8分鐘。
理論研究方面，馬克斯·普朗克核物理研究所實現(xiàn)介子原子中核反沖效應(yīng)的量子電動力學(xué)計算。STEREO國際合作團隊證實了核反應(yīng)堆釋放的中微子通量異常，但排除了惰性中微子存在的跡象。德累斯頓—羅森多夫亥姆霍茲中心展示了一種數(shù)學(xué)解決方案，可準(zhǔn)確評估溫稠密物質(zhì)的溫度。該物質(zhì)狀態(tài)方程研究，對于地球物理、天體物理和慣性約束聚變領(lǐng)域具有重要意義。
德國科學(xué)家在國際空間站上將鉀原子和銣原子冷卻到接近絕對零度，對愛因斯坦廣義相對論的基本原理開展了迄今最精確的測試。
日本
本報記者?張夢然
首次發(fā)現(xiàn)富含中子鈾同位素?量子計算機用于單分子測量
日本與韓國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的鈾同位素——鈾-241，其原子序數(shù)為92，質(zhì)量為241，半衰期可能只有40分鐘，這是自1979年以來科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)富含中子的鈾同位素。研究小組指出，其研究方法可用來進一步了解其他重元素的同位素，也有望發(fā)現(xiàn)新同位素。東京工業(yè)大學(xué)近藤洋介團隊及多國研究人員通過將氟原子高能束粉碎成液態(tài)氫，首次創(chuàng)造出氧-28（一種含有8個質(zhì)子和20個中子的氧同位素），但這種有史以來最重的氧竟會神秘迅速地分解。這一發(fā)現(xiàn)意味著人們對自然基本力的理解存在問題。
日本科學(xué)家首次造出氧-28，其有8個質(zhì)子和20個中子。
圖片來源：卡洛斯·克拉里萬/科學(xué)圖片庫
日本科學(xué)家使用量子計算機，將單磷酸腺苷核苷酸與其他3種核苷酸分子區(qū)分開來，這是量子計算機首次應(yīng)用于單分子測量，證明了其在基因組分析中大有潛力，有望使超快速基因組分析在藥物發(fā)現(xiàn)、癌癥診斷和傳染病研究等領(lǐng)域大顯身手。沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）、德國凱澤斯勞滕大學(xué)和斯圖加特大學(xué)的科學(xué)家團隊合作，利用量子力學(xué)原理設(shè)計并制造出一種不依賴于傳統(tǒng)燃料燃燒方式的引擎，而是依據(jù)粒子在極小尺度上遵守的特殊規(guī)則。東京大學(xué)科學(xué)家利用六方氮化硼二維層中的硼空位，首次完成了在納米級排列量子傳感器的精細(xì)任務(wù)，從而能夠檢測磁場中的極小變化，實現(xiàn)了高分辨率磁場成像。
南非本報駐南非記者?馮志文
新推出抗癌同位素設(shè)施?啟動和平利用核能研究
2023年6月，南非啟動新的同位素設(shè)施（SAIF）用于推進抗擊癌癥的研究。該設(shè)施由科學(xué)與創(chuàng)新部支持和資助，是開普敦iThemba LABS的旗艦項目。30多年來，iThemba LABS一直為本地和國際核醫(yī)學(xué)和研究界生產(chǎn)放射性同位素。目前，每年約有5000名南非癌癥患者受益，預(yù)計隨著SAIF生產(chǎn)能力的提高和新同位素的出現(xiàn)，這些數(shù)字可能會增加5—7倍。SAIF放射性同位素療法用于治療癌癥具有靶向穩(wěn)定、對健康細(xì)胞造成危害最小的特點。
南非還啟動和平利用核能的研究。2023年南非科創(chuàng)部指定并委托南非科學(xué)院評估南非和平利用核技術(shù)的研究、發(fā)展和創(chuàng)新狀況。這項研究的一個重要目標(biāo)是編制關(guān)于核技術(shù)前景的基線資料，以協(xié)助制訂監(jiān)測和評價南非和平利用核技術(shù)的潛在受益的目標(biāo)和指標(biāo)。
